JPH0610261Y2 - 吸入空気流量検出装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、例えば自動車用エンジン等の吸入空気流量を
検出するのに好適に用いられる吸入空気流量検出装置に
関し、特に、吸気通路内への排気の吹返し、吸気通路内
での脈動流等によって吸入空気流量を誤検出したりする
のを防止できるようにした吸入空気流量検出装置に関す
る。

〔従来の技術〕

第６図に従来技術の吸入空気流量検出装置を示す。

図において、１は吸入空気流量検出装置の本体を構成を
するケーシングを示し、該ケーシング１は円筒状のパイ
プ等によって形成され、その両端側は円筒状の管部材
２，３と接続されている。ここで、該ケーシング１は管
部材２，３と共にエンジンのシリンダ（図示せず）と連
通する吸気通路を形成し、管部材２の一端側にはエアク
リーナ（図示せず）等が設けられている。そして、該ケ
ーシング１および管部材２，３はエアクリーナで清浄化
した空気（外気）を管部材３の他端側に接続されるシリ
ンダ内へとピストン（図示せず）の往復動に応じて吸込
ませるようになっている。

４はケーシング１内に細長棒状のブラケット５を介して
取付けられた熱線素子を示し、該熱線素子４は温度変化
に対応して抵抗値が変化する白金線等からなる感熱抵抗
体によって形成され、外部からリード線６，６等を介し
て加熱されることにより熱線流量計（ホットワイヤエア
フロメータ）を構成するようになっている。ここで、該
熱線素子４はブラケット５を介してケーシング１の中心
軸上に配設され、この中心軸上を通る空気の流速Ｖ_１ま
たはＶ_２等を検知することにより、図示しないコントロ
ールユニット等で平均流速を演算させ、平均流速Ｖ_０と
断面積Ａとから流量Ｑを求める下記の式、 Ｑ＝Ａ×Ｖ_０……(1) から吸入空気流量を検出するようになっている。

即ち、ケーシング１および管部材２，３等からなる吸気
通路は直線状に伸長しているので、内部を流通する吸入
空気流は吸気通路の中心軸に対して対称となり、その流
速分布は図中２点鎖線で例示する如く、遅いときには流
速分布Ｆ_１となり、速くなると流速分布Ｆ_２となる。そ
して、該熱線素子４は吸入空気の流速Ｖ_１，Ｖ_２等が速
くなればなる程冷却され、抵抗値が変化するから、例え
ば流速分布Ｆ_１，Ｆ_２のうち中心軸上を通る流速Ｖ_１，
Ｖ_２を前記抵抗値の変化として検知し、この流速Ｖ_１，
Ｖ_２から流速分布Ｆ_１，Ｆ_２の平均流速を演算させるこ
とによって、吸入空気流量を検出するようになってい
る。

従来技術の吸入空気流量検出装置は上述の如き構成を有
するもので、ケーシング１の中心軸上に配設され、外部
から各リード線６等を介して通電され加熱されている熱
線素子４はケーシング１内を流通する吸入空気によって
冷却され、中心軸上を通る吸入空気を流速Ｖ_１，Ｖ_２等
を抵抗値の変化として検知することにより、吸入空気流
量を逐一検出できるようになっている。

〔考案が解決しようとする課題〕

ところで、上述した従来技術では、熱線素子４が吸入空
気の流速Ｖ_１，Ｖ_２等に基づいて冷却されるときの抵抗
値の変化により吸入空気流量を検出しているから、熱線
素子４は第７図に示す如くエンジンのシリンダ側へと順
方向に流れる吸入空気流によって冷却されると共に、第
８図に示す如く逆方向に流れる空気流によっても冷却さ
れてしまい、この逆方向の空気流により吸入空気流量を
誤検出するという未解決な問題がある。

即ち、吸気通路内を流通する吸入空気は多気筒のシリン
ダ内で各ピストンが往復動するに応じて、各吸気弁（図
示せず）が開弁したときに各シリンダ内へと吸込まれる
から、吸入空気は吸気通路内で脈動するようになり、例
えば熱線素子４の位置での流速Ｖは第９図中に示す如
く、エンジンの低速域では特性７のように変化し、中速
域では特性８のように、高速域では特性９のように変化
する。

この場合、低速域ではエンジンの吸、排気量が共に小さ
いから、特性７の脈動状態も比較的小さいものの、中速
域となって吸、排気量が増加してくると、排気弁（図示
せず）と吸気弁とのオーバラップにより、排気弁の開弁
前に吸気弁が開弁して、排気の一部が吸気弁から吸気通
路内に吹返すことがあるから、流速Ｖは特性８の部分８
Ａ，８Ｂ，…のように一時的にマイナスとなり、吸入空
気は吸気通路内で第８図中に例示した如く逆方向に流れ
てしまう。また、高速域ではエンジンの高速回転により
前記オーバラップ時間が短かくなる上に、複数のシリン
ダ間で排気の吹返しを打消し合うようになるから、特性
９のように流速Ｖがマイナスとなることはなくなる。

このため従来技術では、熱線素子４によりエンジンの
低，高速域での吸入空気流量Ｑを第１０図中に例示する
如く特性１０，１２として、流速Ｖの特性７，９に対応
させて検出できるものの、中速域では特性８の部分８
Ａ，８Ｂ，…により逆方向の流速Ｖを熱線素子４が検知
し、特性１１の部分１１Ａ，１１Ｂ，…のように各シリ
ンダ内へと吸込まれる吸入空気流量Ｑとして余分に誤検
出してしまう。

この結果、実際に吸入された吸入空気の実流量Ｑ_ａと熱
線素子４により検出された吸入空気流量Ｑとの関係は第
１１図中に示す直線１３のような対応関係とはならず、
曲線部１３Ａ分だけ余分に検出して、検出精度が低下し
てしまうという問題がある。

本考案は上述した従来技術の欠点に鑑みなされたもの
で、本考案は排気の吹返しや脈動等によって吸気通路内
に逆方向の空気流等が発生した場合でも、熱線素子が逆
方向の流速を検知するのを防止でき、検出精度を確実に
向上させることができるようにした吸入空気流量検出装
置を提供するものである。

〔課題を解決するための手段〕

上述した課題を解決するために本考案は、エンジンの吸
気側に設けられた吸気通路と、該吸気通路の途中に絞り
部を形成すべく設けられた絞り部材と、該絞り部材に形
成され、前記吸気通路の上流側に開口する上流側通路、
該上流側通路と連通して吸気通路の下流側に開口する下
流側通路、および該上流側通路と下流側通路との分岐部
から前記絞り部の位置へと開口する吸引通路からなるバ
イパス通路と、該バイパス通路の上流側通路途中に位置
して前記絞り部材内に設けられた吸入空気流量検出用の
熱線素子とからなる構成を採用している。

〔作用〕

バイパス通路の上流側通路と下流側通路との間に絞り部
の位置へ開口する吸引通路を設けたから、吸気通路内に
下流側から上流側へと流れる逆方向の空気流が発生し、
バイパス通路の下流側通路内に流入したとしても、この
逆方向の空気流を吸引通路から前記絞り部を介して吸気
通路内へと流出させることができ、逆方向の空気流が上
流側通路の熱線素子に向けて流通するのを防止できる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を第１図ないし第５図に基づいて
説明する。なお、実施例では前述した第６図に示す従来
技術と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を
省略するものとする。

而して、第１図および第２図は本考案の第１の実施例を
示している。

図中、２１は管部材２，３と共に吸気通路を形成した筒
状のケーシングを示し、該ケーシング２１は従来技術で
述べたケーシング１と同様に吸入空気流量検出装置の本
体を構成するものの、該ケーシング２１の周壁２１Ａに
は後述するバイパス通路２４の下流側通路２４Ｃを形成
すべく、横断面略半円形状の突出部２１Ｂが形成されて
いる。

２２はケーシング２１の突出部２１Ｂ側に位置して該ケ
ーシング２１の内周に固着された絞り部材を示し、該絞
り部材２２は、吸気通路の上流側に位置し、軸方向に伸
長した半円柱形状の伸長部２２Ａと、該伸長部２２Ａの
下流端からケーシング２１の径方向内向きに半楕円形状
をなして突出し、突出部２１Ｂの下流端近傍まで伸びた
半卵形状の湾曲部２２Ｂとからなっている。ここで、該
絞り通路２２はケーシング２１内で吸気通路をメイン通
路２３とバイパス通路２４とに画成し、該メイン通路２
３の途中には絞り部材２２の湾曲部２２Ｂによってその
通路面積を縮小させる絞り部２３Ａが形成されている。

２４は絞り部材２２内にメイン通路２３から分岐して形
成されたバイパス通路を示し、該バイパス通路２４は、
メイン通路２３の上流側に開口し、ケーシング２１の周
壁２１Ａとの間を軸方向に伸長した上流側通路２４Ａ
と、前記突出部２１Ｂの上流側端面２１Ｂ_１との間で略
Ｌ字形状に屈曲する分岐部２４Ｂを介して該上流側通路
２４Ａと連通し、突出部２１Ｂとの間を軸方向に伸長し
た下流側通路２４Ｃと、該下流側通路２４Ｃと上流側通
路２４Ａとの分岐部２４Ｂと連通し、前記絞り部２３Ａ
の位置へと実質的に垂直方向に開口した吸引通路２４Ｄ
とからなり、該吸引通路２４Ｄは絞り部２３Ａによるメ
イン通路２３の絞り作用を利用してバイパス通路２４内
の空気を図示の如く常時吸引するようになっている。ま
た、下流側通路２４Ｃは突出部２１Ｂの下流側端面２１
Ｂ_２と対面するように開口し、メイン通路２３の下流側
と実質的に垂直方向で連通するようになっている。

２５はバイパス通路２４の上流側通路２４Ａ途中に位置
して、絞り部材２２とケーシング２１との間に設けられ
た吸入空気流量検出用の熱線素子を示し、該熱線素子２
５は従来技術で述べた熱線素子４とほぼ同様にブラケッ
ト２６等を介して、例えばケーシング２１の周壁２１Ａ
に取付けられ、外部のリード線２７，２７からの通電に
より所定温度まで加熱されて吸入空気の流速Ｖ_３等を検
知するようになっている。ここで、該熱線素子２５は流
速Ｖ_３等に基づいて従来技術と同様にコントロールユニ
ットで平均流速Ｖ_０を演算させるものの、コントロール
ユニットではバイパス通路２４およびメイン通路２３の
全体の断面積Ａと平均流速Ｖ_０とから前記(1)式により
吸入空気流量を求めるようになっている。

本実施例による吸入空気流量検出装置は上述の如き構成
を有するもので、次にその検出動作について説明する。

まず、エンジンの作動によって吸気通路内に吸込まれた
吸入空気はメイン通路２３、バイパス通路２４内を第１
図中に実線の矢印で示す順方向に流通し、エンジンの各
シリンダ内へと流入する。ここで、バイパス通路２４内
を流通する吸入空気は上流側通路２４Ａから分岐部２４
Ｂ側で２方向に分岐し、吸引通路２４Ｄから絞り部２４
Ａ側に吸引されてメイン通路２３内の吸入空気流と合流
すると共に、下流側通路２４Ｃからもメイン通路２３内
へと合流する。この場合、メイン通路２３内では絞り部
２３Ａによって吸入空気の流速が速くなり、絞り部２３
Ａ側に負圧が発生するから、この負圧によって上流側通
路２４Ａ内の空気は吸引通路２４Ｄ内に吸引されてメイ
ン通路２３内へと流出してゆく。

そして、バイパス通路２４の上流側通路２４Ａ内に配設
された熱線素子２５は上流側通路２４Ａ内を順方向に流
通する空気流によって冷却され、流速Ｖ_３等を検知する
ことにより、これをコントロールユニットへと出力し、
平均流速Ｖ_０等を演算させて、吸気通路内に吸込まれた
全体の吸入空気流量を逐一検出させる。

而して、本実施例によれば、ケーシング２１内のメイン
通路２３の途中に絞り部２３Ａを形成すべく、ケーシン
グ２１の周壁２１Ａに絞り部材２２を設け、該絞り部材
２２内には上流側通路２４Ａ、下流側通路２４Ｃおよび
吸引通路２４Ｄからなるバイパス通路２４を形成し、該
吸引通路２４Ｃを絞り部２３Ａの位置に開口させたか
ら、吸気通路内への排気の吹返しや脈動等によって、第
２図中に点線の矢印で示す逆方向の空気流が吸気通路内
に発生し、これがバイパス通路２４の下流側通路２４Ｃ
内に流入しても、この逆方向の空気流を吸引通路２４Ｄ
内へと絞り部２３Ａ側での負圧を利用して吸引し、メイ
ン通路２３内へと流出させることができ、逆方向の空気
流が上流側通路２４Ａ内へと流入するのを効果的に防止
できる。

従って、上流側通路２４Ａ内の熱線素子２５が逆方向の
空気流にさらされて冷却されるのを防止でき、第１図中
に実線で示した順方向の空気流のみを検知して、第１１
図中に示す直線１３の如く吸入空気の実流量Ｑ_ａに対応
した吸入空気流量Ｑを検出でき、検出精度を確実に向上
させることができる。なお、前記第１の実施例ではケー
シング２１と絞り部材２２とを別体に形成するものとし
て述べたが、これらは予め一体に形成してもよいことは
勿論である。

次に、第３図ないし第５図は本考案の第２の実施例を示
し、本実施例の特徴はケーシング３１の中心軸上に絞り
部材３２を第５図中に示す如くステム３３，３３，……
を介して取付けたことにある。ここで、ケーシング３１
は従来技術で述べたケーシング１と同様に検出装置本体
を構成し、管部材２，３と共に吸気通路を形成してい
る。また、絞り部材３２は、例えば卵形状に形成された
球形部３２Ａと、該球形部３２Ａの下流端から軸方向に
伸長した小径の円柱部３２Ｂとからなり、全体として流
線形状に形成されている。そして、該絞り部材３２はケ
ーシング３１内で吸気通路をメイン通路３４と後述のバ
イパス通路３５とに画成し、該メイン通路３４の途中に
は絞り部材３２の球形部３２Ａによってその通路面積を
縮小させる絞り部３４Ａが形成されている。

図中、３５は絞り部材３２内に形成されたバイパス通路
を示し、該バイパス通路３５は、メイン通路３４の上流
側に開口し、軸方向に伸長した上流側通路３５Ａと、該
上流側通路３５Ａと分岐部３５Ｂを介して連通し、絞り
部材３２の円柱部３２Ｂ内へと軸方向に伸長した下流側
通路３５Ｃと、前記分岐部３５Ｂから球形部３２Ａ内を
左、右の径方向に伸長し、絞り部３４Ａの位置へと開口
した吸引通路３５Ｄ，３５Ｄとからなり、下流側通路３
５Ｃは円柱部３２Ｂの下流端側でＬ字形状に屈曲し、メ
イン通路３４の下流側へと垂直方向に開口する開口部３
５Ｃ_１を有している。

３６はバイパス通路３５の上流側通路３５Ａ途中に配設
された熱線素子を示し、該熱線素子３６は絞り部材３２
内に第５図中に示す如くブラケット３７を介して取付け
られ、外部のリード線３８，３８からの通電により所定
温度まで加熱されるようになっている。そして、該熱線
素子３６は前記第１に実施例で述べた熱線素子２５と同
様に順方向の空気流（第３図中に実線の矢印で示す）に
よって冷却され、流速Ｖ_４等を検知するようになってい
る。

かくして、このように構成される本実施例でも、吸入空
気が吸気通路内を第３図中に実線の矢印で示す順方向に
流通するときに、熱線素子３６で流速Ｖ_４等を検知する
ことにより吸入空気流量を実流量に対応させて検出で
き、検出精度を向上させることができる。即ち、吸気通
路内に第４図中に点線の矢印で示す逆方向の空気流が発
生し、これがバイパス通路３５の下流側通路３５Ｃ内に
開口部３５Ｃ_１を介して流入したとしても、この逆方向
の空気流を各吸引通路３５Ｄ内へと絞り部３４Ａ側の負
圧を利用して吸引し、メイン通路３４に向けて流出させ
ることができ、逆方向の空気流が上流側通路３５Ａ内へ
と流入するのを防止でき、前記第１の実施例とほぼ同様
の作用効果を得ることができる。

〔考案の効果〕

以上詳述した通り、本考案によれば、吸気通路の途中に
絞り部を形成する絞り部材内に上流側通路、下流側通路
および吸引通路からなるバイパス通路を設け、上流側通
路の途中に熱線素子を配設する構成としたから、吸気通
路内に逆方向の空気流が発生し、下流側通路からバイパ
ス通路内に流入したとしても、これを吸引通路から流出
させて、上流側通路内に流入するのを防止でき、熱線素
子により順方向の空気流を検知させて、検出精度を確実
に向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本考案の第１の実施例を示し、第
１図は空気流の順方向状態を示す流量検出装置の縦断面
図、第２図は空気流の逆方向状態を示す第１図と同様の
縦断面図、第３図ないし第５図は第２の実施例を示し、
第３図は空気流の順方向状態を示す流量検出装置の縦断
面図、第４図は空気流の逆方向状態を示す第３図と同様
の縦断面図、第５図は第３図中のＶ−Ｖ矢系方向拡大断
面図、第６図ないし第１１図は従来技術を示し、第６図
は流量検出装置を設けた吸気通路の縦断面図、第７図は
順方向の流速分布を示す吸気通路の縦断面図、第８図は
逆方向の流速分布を示す吸気通路の縦断面図、第９図は
吸入空気の流速を示す特性線図、第１０図は検出された
吸入空気流量の特性線図、第１１図は吸入空気の実流量
と検出された吸入空気流量との関係を示す特性線図であ
る。 ２，３……管部材、２１，３１……ケーシング、２２，
３２……絞り部材、２３，３４……メイン通路、２３
Ａ，３４Ａ……絞り部、２４，３５……バイパス通路、
２４Ａ，３５Ａ……上流側通路、２４Ｂ，３５Ｂ……分
岐部、２４Ｃ，３５Ｃ……下流側通路、２４Ｄ，３５Ｄ
……吸引通路、２５，３６……熱線素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの吸気側に設けられた吸気通路
   と、該吸気通路の途中に絞り部を形成すべく設けられた
   絞り部材と、該絞り部材に形成され、前記吸気通路の上
   流側に開口する上流側通路、該上流側通路と連通して吸
   気通路の下流側に開口する下流側通路、および該上流側
   通路と下流側通路との分岐部から前記絞り部の位置へと
   開口する吸引通路からなるバイパス通路と、該バイパス
   通路の上流側通路途中に位置して前記絞り部材内に設け
   られた吸入空気流量検出用の熱線素子とから構成してな
   る吸入空気流量検出装置。